PRACTICA 6. Modelo de ondas tranversales

Experimento 1

Modelo de ondas transversales.

Objetivo: Medir las variables en una onda transversal así como establecer el modelo matemático que las relaciona.

Introducción

Con este modelo es posible producir ondas transversales estacionarias de polarización circular con una frecuencia f constante y diferentes longitudes de onda l. Longitud que podemos variar según la masa específica m* (masa por longitud) y la tensión aplicada a la cuerda F. Esta tensión se mide por medio de un dinamómetro colocado en la punta de la cuerda.

De esta forma se puede efectuar el experimento según Melde que demuestra la velocidad de propagación c (velocidad de fase) de las ondas transversales a lo largo de un Hilo o una cuerda Tensada.

Material

1 modelo de ondas transversales

            1 base p/ondas con motor

            1 soporte

            1 dinamómetro

               hilo

1 estroboscopio

1 flexometro

1adaptador de corriente

Desarrollo

Armar el equipo como en la figura, y observar su funcionamiento.

Realizar el experimento para obtener una tabla de tensión en la cuerda F (N) y modos de vibración (n), este re refiere a formar una media onda, una onda, tres medias ondas, etc.

Con base a esa tabla determinar:

i)                    el modelo matemático que relaciona l con  c.

ii)                  La frecuencia con la que se realizo el experimento.

iii)                La tensión de la cuerda para el modo de vibración 10.

iv)                El significado físico de la pendiente.

La velocidad esta relacionada con la tensión de la cuerda y la masa especifica c = (F/m*)^1/2

Después hay que graficar l con  c para obtener el modelo matemático.

 

Experimento2

Ondas transversales en una cuerda tensa.           

Objetivo: Hacer un estudio empírico en una cuerda tensa.

Introducción

Si tenemos una cuerda sujeta por sus extremos esta estará sujeta a una cierta tensión, por ejemplo las cuerdas de una guitarra o un cable eléctrico entre dos postes; si provocamos una onda sobre esta cuerda ¿cómo viajara?, ¿con qué velocidad lo hace?, ¿qué variables influyen?. Vamos a hacer este experimento variando la frecuencia de vibración para así tener diferentes longitudes de onda por lo tanto parecerá que nuestra variable independiente es el periodo, y con ello podremos obtener una relación matemática entre la longitud de onda y el periodo de donde podremos encontrar la velocidad de propagación de la onda e interpolar para calcular otros valores de la variables relacionadas.

Recuerda que c = l/T  y  c = (F/m*)^1/2

Material

1 equipo para vibración de una cuerda          4 bases A

            1 vibrador mecánico                          4 soportes

            1 generador de funciones                  2 mordazas

               hilo                                                  1 polea

               cables de conexión                          1 dinamómetro de 5N

1 estroboscopio                                              1 cronometro

1flexometro

Desarrollo

a)

Coloca una cuerda a lo largo de la mesa de trabajo, entre dos soportes universales, provoca una perturbación en uno de los extremos y mide el tiempo que le toma a esta perturbación para viajar por la cuerda, calcula la velocidad de propagación de la onda. Para tener un promedio mide el tiempo de 10 ondas que lleguen al extremo donde estas. ¿qué pasa cuando varias la tensión de esta cuerda?, ¿cuál es periodo y la frecuencia en cada caso?, ¿podrías decir cuanto pesa este hilo?

b)

Armar el equipo como se indica. El generador de funciones deberá estar siempre en el rango indicado.

Realizar el experimento y tomar valores de longitud de onda y frecuencia (hacer una tabla), comprobando si la frecuencia corresponde a la indicada por el generador. Con base a esto determinar:

i)                    la expresión matemática que relacione las variables del experimento.

ii)                  La velocidad de propagación de la onda.

iii)                Si la frecuencia fuese de 30 Hz. ¿Cuánto vale la longitud de onda?

La densidad lineal de la cuerda si F=10N.

Material de apoyo para el experimento

Presentación para ayudar en el armado y procedimiento del experimento. Practica Modelo de ondas

MANEJO Y OPERACIÓN DEL GENERADOR DE FUNCIONES, http://telecomunicaciones9c.es.tl/PRACTICA-2.htm

El experimento de Melde es un experimento científico realizado por el físico alemán Franz Melde sobre las ondas estacionarias producidas en un cable tenso unido a un pulsador eléctrico. Este experimento pudo demostrar que las ondas mecánicas experimentan fenómenos de interferencia. Ondas mecánicas viajando en sentido contrario forman puntos inmóviles, denominadas nodos. Estas ondas fueron denominadas estacionarias por Melde ya que la posición de los nodos y los vientres (puntos de vibración) permanece estática.